大庆油田应用CO2压裂技术的前景分析

2020-01-14陶泽俊大庆钻探工程公司压裂分公司压裂八队吉林松原138000

化工管理 2020年35期

陶泽俊(大庆钻探工程公司压裂分公司压裂八队，吉林松原 138000)

0 引言

根据大庆油田的实际开采状况，从油田的开采工作流程与开采技术工艺进行分析，发现在油田开采过程中存在诸多问题，造成压裂液难以排出地面，对储层产生较大影响，不利于石油开采工作的开展。因此，在大庆油田开采期间，工作人员要灵活运用相关的开采技术，减少压裂液对底层的伤害，完善自喷、返排的流程，对地层起到有效的保护作用，为优化大庆油田开采结构做出贡献。

1 关于CO2压裂技术的概述

1.1 CO2压裂技术压裂机理

CO2压裂技术是指利用液态性质的CO2与凝胶压裂液进行混合，期间加入表面活性剂和稳定剂，形成以CO2为核心、水为重要组成部分的乳状液体，以此代替传统的石油开采压裂液，待CO2压裂液进入泵井筒后，CO2与凝胶产生化学反应形成泡沫，通过炮眼进入油层内部，进而完成油井压裂工作，保证油田开采工作顺利进行。CO2压裂技术具备压裂液的基本条件，能够在改善水力压裂情况的前提下，实现对开采现场的有效控制，形成具备高导流能力的支撑缝隙，主要成分包括气相、液相、发泡剂以及添加剂，将70%～95%气态的CO2与15%～20%的甲醇相结合，利用高质量CO2与原油进行一定比例的配制，降低石油开采工作的难度，发泡剂具备具备耐高温、稳定性好、适用性强的特点，结合添加剂起到降阻、杀菌、稳定油田的作用，便于相关技术人员进行石油开采[1]。

1.2 CO2压裂技术的特点及优势

CO2压裂技术因其在油田开采工作中的实际应用效果好，在油田开采领域得到广泛传播和普及，基本实现油田开采科学化，该技术在应用期间的主要特点表现在以下几个方面：

第一，CO2压裂技术在使用期间能够降低液体进入油层的几率，依靠CO2增加产能、加速返排的特点，提高排液速度和质量，缓解石油开采工作中压裂液对油气层产生的压力，提高原油产量；

第二，CO2压裂技术在进行压裂工作期间，混合液具有粘度高、携砂性能好的特点，有利于提高油田开采工作的效率，促进石油产量的提升；

第三，CO2为弱酸性气体，在使用过程中能多地层黏土膨胀情况进行科学控制，避免出现膨胀过度的现象；

第四，CO2气体因具备较强的溶解性特点，对泡沫压裂液接口产生明显的范围扩张，有助于提升油田压裂液的稳定性。

1.3 压裂选井选层的基本原则

结合对CO2气体基本性质的分析，将CO2压裂技术运用到大庆油田开采工作中，能够有效缓解水敏性地层压力，提升其渗水性能，起到延长油田储层的作用，水敏性地层因压力系数较低、能量不足特点，容易出现严重的石油资源亏空，导致压裂液难以返排的情况，因此必须根据CO2压裂技术的实施标准，制定相应的油田开采改造措施，落实石油开采工作。在开展相关工作期间，需要在压裂环节进行选井和选层工作，具体工作落实期间必须遵循以下基本原则：

第一，针对水敏性较为严重的油气层，要遵循CO2压裂技术的稳定性，增加油田体系自由能量，由高向低地转变自由能的状态，利用泡沫中液体重力作用和边界引力作用，控制油田表面气体的蒸发，进而提升油气层的稳定性；

第二，针对常规压裂效果较差的储层，因其黏土矿物质成分和含量较高，开采过程中存在遇水膨胀的现象，导致骨架破坏，造成迁移威胁，因此，必须遵循粘度与流变相结合的原则，利用CO2压裂技术，将泡沫压裂粘度与流变性能形成统一，增加泡沫液相的粘度，提升其稳定性和安全性；

第三，针对气藏存水造成油气层产油量降低的问题，必须严格遵循气藏施工相关性原则，对油气层的储油量进行综合评定，加强对石油开采工作的管理，坚持气藏与油气层相关联，利用CO2压裂技术将气藏内部水分排出，进一步控制气藏存水情况，提高施工人员对油气层石油开采的工作效率和质量，稳定大庆油田石油开采工作[2]。

1.4 油田开发地质特征

大庆油田具备石油资源丰富、储油量大、可开发利用效率高的特点，在地质开采方面相较其他油田具有明显的优势，在原油开采过程中，伴随着大庆油田地质环境和地理条件的改变，石油开采难度逐渐加大，技术施工人员开采工作效果不佳，影响油田石油开采的进度，导致技术人员不得不研发新型的油井压裂技术，以便适应当前油田地质发展状况。

2 大庆油田CO2压裂技术发展现状

大庆油田是我国基础油田之一，我国大部分的石油均由大庆产出，油田开采技术成为推动石油开采的关键因素。从上世纪末开始，大庆油田开始致力于探索和研究油田开采压裂技术工作，在多年研究和探索过程中，逐渐形成以“恒定内相”为核心的CO2压裂技术，在应用过程中不断提升CO2压裂技术的实施效果，完善配套的压裂技术配套体系及相关压裂工具体系，进一步扩大CO2压裂技术的实际应用范围，改善大庆油田的开采环境，保护原油不受其他环境和地质因素影响，出现原油开采难度大、安全性能差的现象。

近年来，大庆油田在开采石油过程中，由于开采设备老化、故障等问题，CO2压裂技术在应用期间无法发挥其对石油开采工作的推动作用，导致石油开采速度缓慢，油井、气井的开采情况不容乐观。因此，在石油开采工作开展期间，相关施工人员要对CO2压裂技术进行深入了解，根据该技术的基本应用原则进行工作，提高原油的开采数量和效率，全面提升油田的开采质量[3]。

2.1 大庆油田的核心开采技术

大庆油田在进行技术研发和使用期间，根据油井压裂环境和施工排量，针对CO2压裂液的摩阻能力展开分析，利用“恒定内相”方法对石油开采工作进行规范，在具体施工过程中，将水基液作为外相，将CO2作为内相，控制气体和液体的实际数值，在降低CO2泡沫浓度的同时观察气体流量，控制摩阻和泵压升高，综合泡沫压裂液流变性和过滤性，形成完整的施工对比参数，指导油田工作人员进行石油开采工作。

2.2 CO2压裂技术优化设计与开采压力分析

2.2.1 CO2压裂技术压裂设计

大庆油田在开采工作中，CO2压裂技术研发初期，技术人员针对压裂问题进行科学设计，重点关注泡沫质量、施工排量以及支撑剂浓度这三个主要参数，同时对CO2压裂技术应用流程进行优化设计，采用优化模拟的技术形式，提升CO2压裂技术设计的科学性。

首先，泡沫质量温度和压力确定的条件下，泡沫液体中的气体体积与泡沫体积之间形成泡沫质量比，在应用CO2压裂技术期间，保证泡沫质量在60%～80%之间即为理想泡沫，技术设计人员要对油田压裂环节进行研究，根据石油开采现场压裂施工情况，排除CO2罐车容量和CO2气体注泵设备运行能力对开采工作的影响，使得CO2压裂技术具备良好的适用性，同时，技术人员要对施工排量进行控制，综合考虑影响施工排量的因素，确保在温度和压力不变的情况下，油井底部排量大于地面CO2气体排量与压裂液排量之和。

其次，技术人员要科学控制支撑剂浓度，利用CO2将油井底部裂缝中支撑剂浓度进行稀释，确定裂缝铺砂浓度，保证支撑缝隙较窄，其具体优化工作从以下三方面开展：恒定内相，通过加砂降低泡沫质量，平衡支撑剂增加量与CO2气体减少量；恒定泡沫质量，在支撑剂浓度增加的条件下，降低液体和CO2气体的排量，确保泡沫质量不变；恒定井底总排量，使得气相不变，支撑剂浓度增加，CO2气体排量不变，泡沫质量提升。

最后，技术人员要对CO2压裂技术设计进行模拟实验，一方面根据地面气体、液体排量以及支撑剂浓度计算出油井底部的泡沫排量，另一方面通过泡沫质量和支撑剂浓度计算出冻胶液排量和CO2气体排量以及地面支撑剂浓度。

2.2.2 开采压力分析

油田开采期间，应用CO2压裂技术，相关技术人员要对该技术进行石油开采的具体工作流程进行科学规划，分析油田的开采压力，监测压裂液冻胶的摩阻情况，探究支撑剂浓度与油井压裂冻胶液的关系，完善现场监测的全过程，在固定的开采压力下，灵活调整CO2压裂技术的实际应用方式，提高油田开采工作的安全性[4]。

2.3 CO2压裂技术在大庆油田中的重要作用

2.3.1 现场应用效果

以大庆油田的部分油井开采工作为例，将CO2压裂技术应用于油田开采进程中，根据石油的开采状况和质量结果分析得出，平均每口油井的泡沫压裂质量为55%～85%，压裂液返排率达到78%左右，单井开采加砂量在20m3，泡沫压裂品质为60%～73%，入井量为158m3，CO2压裂技术在应用期间产生较为良好的应用结果，有效提升了油井的增产能力。

2.3.2 经济效益

大庆油田在进行石油开采期间，利用CO2压裂技术，将CO2气体进行压裂试验，一方面，应用CO2压裂技术能够起到见效快的作用，提升排液速度，加速投产和停产进程，提高石油开采效率，缩短工作时间，同时，利用CO2压裂技术能够减少开采设备的使用，有效精简石油开采工作流程，降低石油开采工作的设备运输和使用成本，达到节约开采资金的作用；另一方面，应用CO2压裂技术能够起到增产效果，利用CO2溶于水的特性，有效降低地层流体的粘度，增强气驱的溶解能力，稳定流体从地层向油井流动的速度，促进产油效率的稳定提升。据此分析，CO2压裂技术在应用过程中，虽然在经费投入方面相较传统的压裂方式投入较大，但按照应用该技术后石油开采的数量和质量分析，大大提升了大庆油田的开采效率，相同时间内产出的油量远远高于传统方式的开采量，进而获得巨大的收益，提升油田的经济效益，为我国石油企业提供新的利益增长点。